2000—2020年北京市“三生空間”格局變化特征分析

謝譯詣, 鄒 艷, 2

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院, 江蘇 徐州 221116; 2.北京建筑大學(xué) 文法學(xué)院, 北京 102616)

0 引 言

自改革開放以來, 隨著我國城市化不斷深化推進(jìn), 出現(xiàn)了城市空間的無序擴(kuò)張、土地利用效率低、生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞和污染，以及自然資源浪費(fèi)等一系列問題，因此亟需對城市發(fā)展進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃。而傳統(tǒng)的土地利用規(guī)劃、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等指標(biāo)之間相互交叉、重疊, 在實(shí)際實(shí)施過程中難以統(tǒng)一和銜接, 面臨“誰管誰”“誰實(shí)施”等決策難題[1]。為解決此問題, 黨的十八大提出了“生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”的總體建設(shè)目標(biāo)[2-3], 將優(yōu)化國土空間開發(fā)格局作為生態(tài)文明建設(shè)的首要舉措。

三生空間是指按照國土利用空間的主要功能劃分的生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間的總稱。生產(chǎn)空間是以提供工業(yè)品、農(nóng)產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)品為主導(dǎo)功能的區(qū)域; 生活空間是以提供人類居住、消費(fèi)、休閑和娛樂等為主導(dǎo)功能的區(qū)域; 生態(tài)空間是以提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)為主導(dǎo)功能的區(qū)域[4]。目前, 關(guān)于三生空間的研究重點(diǎn)主要放在辨別其概念內(nèi)涵和分類方法[5-7]、“三生空間”的格局優(yōu)化[8-10]等方面，研究方法由定性評價向定量測度轉(zhuǎn)變，研究尺度由單尺度向多尺度復(fù)合研究發(fā)展, 數(shù)據(jù)來源由傳統(tǒng)社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)向遙感等多源數(shù)據(jù)綜合集成轉(zhuǎn)變[11]。這些研究均取得了顯著成果, 但仍有一些不足: 現(xiàn)有研究提出的“三生空間”識別技術(shù)對數(shù)據(jù)依賴性強(qiáng)，計(jì)算過程復(fù)雜, 用戶使用便利性不高; 此外，評價指標(biāo)繁多, 各類指標(biāo)間存在交叉現(xiàn)象, 缺乏系統(tǒng)的指標(biāo)體系。

對此, 本文選取北京市為研究對象, 以前期研究所建立的“三生空間”綜合性評價系統(tǒng)[12]為基礎(chǔ), 依據(jù)北京市2000、2005、2010、2015和2020年5期遙感影像, 結(jié)合格網(wǎng)分析、空間自相關(guān)分析和耦合協(xié)調(diào)度模型, 從空間分布規(guī)模、空間聚類及空間作用關(guān)系3個層面對北京市“三生空間”的格局變化情況進(jìn)行了分析, 并提出一些合理化的政策建議, 以達(dá)到優(yōu)化效果。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

北京是我國首都, 位于華北平原北部, 東接天津市, 其北、南和西面被河北省環(huán)繞。經(jīng)緯度位置為東經(jīng)115.7°—117.4°, 北緯39.4°—41.6°, 東西寬160 km, 南北最長176 km, 東南距渤海150 km。北京山地面積占全市土地總面積的2/3左右, 其余基本上為平原, 地勢西北高東南低。北京市目前有東城區(qū)、西城區(qū)、朝陽區(qū)、海淀區(qū)等16個區(qū)(圖1)，全市土地總面積16 410.54 km2。底圖據(jù)北京市行政區(qū)域界線基礎(chǔ)地理底圖(審圖號：京S(2019)032號)。

圖1 北京市行政區(qū)劃示意圖

近年來, 北京在推動城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中, 也出現(xiàn)了諸多區(qū)域性環(huán)境問題, 限制了北京市的總體布局和規(guī)劃[13]。北京市作為我國的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心, 更加需要科學(xué)有效地進(jìn)行“三生空間”的規(guī)劃建設(shè), 從全局出發(fā), 統(tǒng)籌優(yōu)化配置北京市“三生空間”布局, 對保障北京市土地資源的可持續(xù)利用和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。目前, 有許多學(xué)者也對北京的城市空間歷史演變和分布特點(diǎn)作了一些研究[14-17], 但僅是從其他角度分析城市空間格局, 沒有考慮“三生空間”因素; 有些盡管考慮了“三生空間”因素, 但這些要素過于單一, 沒有考慮綜合的影響。鑒于此, 本文選取北京市進(jìn)行“三生空間”格局變化特征研究以期為今后全國其他地區(qū)的同類研究提供參考價值。

1.2 數(shù)據(jù)來源

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要分為以下3類: 一類是 Landsat衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù), 包括分辨率為30 m×30 m且云量小于10%的2000年9月13日、2005年7月25日、2010年8月8日Landsat 5 TM以及2015年9月7日和2020年9月20日Landsat 8 OLI 5期影像; 二是土地利用數(shù)據(jù), 包括2010年北京市土地利用現(xiàn)狀調(diào)查圖(1∶10萬)和北京市2005—2020年統(tǒng)計(jì)年鑒; 三是2019年北京市行政區(qū)劃圖(表1)。

表1 數(shù)據(jù)來源

遙感影像數(shù)據(jù)用來進(jìn)行土地分類, 用作“三生空間”功能分析的前期準(zhǔn)備; 北京市土地利用數(shù)據(jù), 作為參考對遙感影像識別結(jié)果的精度進(jìn)行驗(yàn)證; 行政區(qū)劃矢量文件, 用來提取研究區(qū)域。

2 “三生空間”識別與時空序列變化分析

2.1 遙感影像分類方法

利用遙感圖像處理軟件ENVI 5.3對遙感影像進(jìn)行幾何校正, 按照1∶10萬比例尺提取、整理和修編空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)、圖像配準(zhǔn)、圖像融合、圖像鑲嵌與裁剪、大氣校正等數(shù)據(jù)預(yù)處理，再參照《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2017),結(jié)合北京市當(dāng)?shù)鼐唧w情況,將研究區(qū)分為水體、建設(shè)用地、林地、草地、裸地、耕地共6種地物類型(表2)。選擇監(jiān)督分類中的支持向量機(jī)分類(support vector machine classification,SVMC)進(jìn)行遙感影像的分類處理。影像分類完成后需進(jìn)行分類后處理, 包括小斑塊去除、分類統(tǒng)計(jì)、對誤分部分進(jìn)行局部修改, 并對分類的結(jié)果進(jìn)行精度評定。經(jīng)Kappa系數(shù)檢驗(yàn), 5個時期的Kappa系數(shù)均大于0.80, 均超過最低允許判別精度0.70的要求[18], 5個時期分類總精度均超過85%, 至此便得到了用來識別“三生空間”的遙感圖像, 完成“三生空間”功能分析的前期準(zhǔn)備。

表2 研究區(qū)地物分類

2.2 “三生功能”空間識別方法

目前, “三生功能”的分類研究主要有兩種基本方法: 一是定性識別“三生功能”，二是基于量化功能識別“三生功能”。前者實(shí)質(zhì)上就是對現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)資源進(jìn)行定性劃分和分類歸并, 從而基本實(shí)現(xiàn)土地功能定性分類和土地利用分類的有效銜接[10]。研究的工作方法主要有根據(jù)城市土地調(diào)查數(shù)據(jù)、城市用地分類劃分和總體規(guī)劃城市建設(shè)中的土地使用標(biāo)準(zhǔn)等, 逐一分析確定各城市用地劃分類型及其中的“三生功能”以及空間用地分類[19-20]；還有些采用先劃分區(qū)再劃分類的方法, 以地物類型和行政區(qū)劃為基礎(chǔ)分析單位[21]。后者是基于量化功能識別“三生功能”的地區(qū)分類評價方法, 通過對參與研究地區(qū)的每個功能評價單元分別建立一套功能評價計(jì)算指標(biāo), 對參與研究的各區(qū)功能進(jìn)行統(tǒng)一的評價計(jì)算, 是一種基于定量識別研究的分類方式[6, 22-24]。方法一的評價過程雖相對簡潔, 但對于普通用戶要獲取大區(qū)域、長時間的土地利用調(diào)查現(xiàn)狀數(shù)據(jù)仍十分困難。方法二雖精度較高, 但計(jì)算過程復(fù)雜, 對數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng), 用戶使用便捷性不高。

對此，本文提出了一種基于遙感影像分類和土地功能評價的“三生功能”空間簡化識別方法?；舅枷肴缦? 在實(shí)施遙感圖像信息處理、土地“三生”劃分這一工作過程中, 盡可能多地使每塊土地的功能特征僅屬于生產(chǎn)、生活和生態(tài)三大功能特征之一。因此, 可以直接利用遙感圖像土地分類的結(jié)果來確定“三生空間”, 有效避免了普通用戶收集土地使用現(xiàn)狀資料困難的問題。本文借鑒崔家興等[24]的評價方案并結(jié)合自身分類影像, 提出了北京市“三生空間”土地分類體系(表3), 并對各個地物類型進(jìn)行“三生功能”評價，具體評價賦值規(guī)則: 分值0～5分。每一種土地的利用方式都不是唯一的單項(xiàng)功能, 經(jīng)常表現(xiàn)出多功能性, 但土地能表現(xiàn)出上述 3 種功能的主次, 即土地具有主導(dǎo)功能[20]。采用的判別標(biāo)準(zhǔn)是以單位空間內(nèi)該地物類型生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能的評分高低, 來確定其主導(dǎo)功能。如表3所示，某單位空間的用地類型為建設(shè)用地, “三生功能”評分依次為3、5、0, 因此其主導(dǎo)功能為生活功能。

表3 “三生空間”地物分類體系及其分值

2.3 “三生功能”空間分析指標(biāo)

從空間分布的規(guī)模、空間聚類及空間作用關(guān)系3個層面進(jìn)行多期影像的空間比較和時序分析。

2.3.1 空間分布規(guī)模 探究“三生”圖像空間分布規(guī)模主要指3標(biāo)包括: “三生空間”功能總體得分比例、主導(dǎo)功能面積比例[16]、“三生空間”地均分值、“三生空間”單元分值變化[23]?！叭臻g”功能總體得分比例計(jì)算公式為

(1)

式中:RK為第K項(xiàng)功能得分占“三生功能”總得分的比例;K取值為P、L、E，分別代表生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能得分;n為研究區(qū)域內(nèi)單位空間的數(shù)量, 本文利用30 m×30 m的遙感影像數(shù)據(jù), 即1個像素為1個單位空間?！叭臻g”功能比例的歷年變化可據(jù)式(1)對不同年份的比例值進(jìn)行作差比較。

主導(dǎo)功能面積比例計(jì)算公式為

(2)

式中:RK′為第K′項(xiàng)主導(dǎo)功能面積占研究區(qū)域總面積的比例;K′取值為P′、L′、E′，分別代表生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能占主導(dǎo)地位的單位空間面積。本文所有單位空間的面積均為30 m×30 m, 因此，求取P′、L′、E′時可忽略各項(xiàng)主導(dǎo)功能的真實(shí)面積, 而只需統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)功能所占單位空間的個數(shù)。x為某主導(dǎo)功能所占單位空間的個數(shù), 其中x=p、l、e、p、l、e分別代表生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能占主導(dǎo)的單位空間個數(shù)。

“三生空間”地均分值, 計(jì)算公式為

(3)

構(gòu)建3 km×3 km的格網(wǎng)覆蓋整個研究區(qū)域, 將格網(wǎng)圖層與“三生空間”分級賦值圖層進(jìn)行疊加分析。像元大小為30 m×30 m, 這樣每個格網(wǎng)中的像元數(shù)n=104, 統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)內(nèi)像元“三生功能”得分, 并計(jì)算其均值。RK的取值范圍為[0, 5]。

“三生空間”單元分值變化, 由不同年份的地均分值作差得到

(4)

2.3.2 空間聚類 “三生空間”功能總體得分比例、主導(dǎo)功能面積比例、“三生空間”地均分值、“三生空間”單元分值變化這4個指標(biāo), 雖可從整體規(guī)模上對“三生空間”的分布與變化進(jìn)行評價, 但無法描述不同“三生”功能空間的分布情況, 因此采用全局空間自相關(guān)指數(shù)(Moran’sI), 從不同功能空間相互之間的聚集程度來進(jìn)行分析。

全局空間自相關(guān)指數(shù), 計(jì)算公式為

(5)

2.3.3 空間作用關(guān)系 空間自相關(guān)指標(biāo)雖可反映“三生功能”空間聚集分布的程度, 但無法體現(xiàn)不同“三生功能”空間的相互作用關(guān)系。而耦合協(xié)調(diào)模型可用于表示兩者或多者之間的相互作用關(guān)系[21], 因此本文采用了耦合度、耦合協(xié)調(diào)度這兩個指標(biāo)來進(jìn)行研究[25-27]。結(jié)合實(shí)際情況, 將“三生空間”功能耦合度劃分為四大類:[0, 0.3)低耦合時期、[0.3, 0.5)拮抗期、[0.5, 0.8)磨合期、[0.8, 1.0)協(xié)調(diào)耦合期。盡管耦合度能反映“三生功能”空間的相互作用, 卻不能表征各功能是相互促進(jìn)還是相互制約, 因此, 本文又引入了耦合協(xié)調(diào)度。耦合協(xié)調(diào)度的判別標(biāo)準(zhǔn)為：[0, 0.2)嚴(yán)重失調(diào)、[0.2, 0.4)中度失調(diào)、[0.4, 0.6)基本協(xié)調(diào)、[0.6, 0.8)中度協(xié)調(diào)、[0.8, 1.0)高度協(xié)調(diào)。

3 結(jié)果分析

3.1 遙感影像分類結(jié)果

3.1.1 土地分類圖 根據(jù)表2, 將北京市土地分為水體、建設(shè)用地、林地、裸地、草地、耕地共6種地物類型, 經(jīng)過遙感影像分類得到了北京市土地SVMC分類圖(圖2)。從空間尺度上來看, 北京市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的趨勢非常明顯, 由中心向四周延伸, 增長區(qū)域由朝陽、海淀向通州、順義和昌平等區(qū)域集中, 而耕地和草地的面積則大幅較少。為了更加直觀地看出各類地物類型的變化程度, 引入地物變化幅度加以說明。

圖2 北京市2000和2020年土地SVMC分類圖

3.1.2 地物變化幅度 地物變化的幅度等于某一地物類型研究末期占總面積的比例減去研究初期占總面積的比例, 用來定量評價地物面積變化的幅度大小。利用監(jiān)督分類方法得到的分類結(jié)果, 對北京市2000—2020年地物數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì), 如表4所示?？梢钥闯? 20年來北京市水體面積減少了18.28 km2, 建設(shè)用地的面積得到了長足增長(1 885.71 km2), 林地面積有所增加(238.34 km2), 草地面積減少了353.57 km2, 裸地面積增加了3.88 km2, 耕地面積有1 756.07 km2轉(zhuǎn)化為了其他用地。

表4 2000—2020年北京市地物類型面積及變化率

3.2 “三生空間”時空特征及變化結(jié)果

在分類之后, 需要利用遙感影像分類圖和土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行“三生空間”功能識別的準(zhǔn)確性分析。利用2010年北京市土地利用調(diào)查現(xiàn)狀數(shù)據(jù), 采用崔家興等[18]構(gòu)建的“三生空間”土地利用分類體系評分方法對北京市“三生空間”功能進(jìn)行識別, 與本文基于遙感影像的“三生空間”功能在2010年的識別結(jié)果進(jìn)行對比分析(兩者比例尺均為1∶10萬)。識別結(jié)果顯示兩者高度一致, Kappa系數(shù)達(dá)86%, 高于Kappa系數(shù)的最低允許判別精度0.70。因此，采用本文所提基于遙感影像數(shù)據(jù)的“三生空間”功能識別方法, 可以滿足“三生空間”格局變化特征分析的需求。

3.2.1 “三生空間”時間變化特征 根據(jù)3.1節(jié)得到識別“三生空間”分層賦值圖, 統(tǒng)計(jì)其結(jié)果可得, 截至 2020 年, 北京市生產(chǎn)空間面積總計(jì)為3.91×103km2, 比2000年減少30.97%, 能夠提供的生產(chǎn)功能總分值為 3.49×107, 比 2000年減少了9.98%; 生活空間面積總計(jì)為3.48×103km2, 比2000年增加118.57%, 能夠提供的生活功能總分值為1.93×107; 生態(tài)空間面積總計(jì)為9.01×103km2, 比2000年減少9.43%, 能夠提供的生態(tài)功能總分值為6.31×107, 比2000年降低12.73%。采用2.3節(jié)的7項(xiàng)指標(biāo)對北京市過去20年間“三生空間”分布規(guī)模及變化特征進(jìn)行了詳細(xì)分析。

圖3為北京市2000—2020年“三生功能”總體得分比例與主導(dǎo)功能面積比例的變化情況?？梢? 無論是功能總體得分比例, 還是主導(dǎo)功能面積比例, 生態(tài)空間都占據(jù)了“三生空間”中的絕對主導(dǎo)地位。但近二十年來, 北京市生活功能得分和主導(dǎo)功能面積均逐年增加; 生產(chǎn)功能得分和主導(dǎo)功能面積正逐年下降; 生態(tài)功能得分緩慢下降, 其主導(dǎo)功能面積存在小幅波動, 但總體平穩(wěn)。

圖3 北京市2000—2020年“三生空間”總體得分(a)及主導(dǎo)功能面積(b)比例變化

3.2.2 “三生空間”空間變化特征 為分析北京市“三生空間”分布與歷史變化情況, 以便識別主要問題區(qū)域的具體位置, 構(gòu)建3 km×3 km的格網(wǎng)覆蓋整個研究區(qū)域, 以每個格網(wǎng)作為研究區(qū)域的單元。利用ArcGIS將格網(wǎng)與前文所得的“三生空間”的得分結(jié)果及北京市行政區(qū)劃矢量圖進(jìn)行疊加分析。圖4～6顯示了北京市2000和2020年兩個時期“三生空間”的分布格局。過去二十年間, 北京市的“三生空間”發(fā)生了顯著變化。生活空間擴(kuò)張迅猛, 生產(chǎn)、生態(tài)空間侵占嚴(yán)重。其中, 北京市中部和南部區(qū)域生產(chǎn)空間呈現(xiàn)縮減態(tài)勢, 生產(chǎn)空間的高值區(qū)主要集中于東南部, 西北部延慶區(qū)部分區(qū)域也存在生產(chǎn)空間高值區(qū); 生活空間表現(xiàn)出明顯的由中心向四周輻射的態(tài)勢, 這與北京市城區(qū)的擴(kuò)張有關(guān), 北京市生活空間的高值區(qū)分布于東城區(qū)、西城區(qū)、海淀區(qū)、石景山區(qū)、豐臺區(qū)和朝陽區(qū); 生態(tài)空間的功能呈現(xiàn)西北高、東南低的態(tài)勢。

圖4 北京市2000和2020年的生產(chǎn)空間分布格局

圖5 北京市2000和2020年的生活空間分布格局

由圖7可知,近二十年來生產(chǎn)空間的分布范圍呈現(xiàn)了縮減趨勢,而且在北京市的東南部的通州區(qū),中部朝陽區(qū)、海淀區(qū)和南部的大興區(qū), 均出現(xiàn)了新的低值區(qū); 生活空間發(fā)展極其迅速, 以東城區(qū)、西城區(qū)為中心向外擴(kuò)張; 而大部分區(qū)域生態(tài)空間卻有所降低, 降低區(qū)域與生活新增面積基本一致, 可以看出北京市近20年生活空間的增加是以生態(tài)空間的減少換取的。結(jié)果表明, 北京市“三生功能”在不同區(qū)域存在高低聚類的特點(diǎn), 因此亟待進(jìn)一步確定其空間集聚性作用強(qiáng)度。

圖6 北京市2000和2020年的生態(tài)空間分布格局

圖7 2000—2020年北京市“三生空間”演變趨勢

3.2.3 “三生”空間聚集性 表5列出了2000、2010、2020年北京市“三生空間”全局Moran’sI指數(shù)的值。結(jié)果表明, “三生功能”的空間分布具有一定的正相關(guān)性。其中, 北京市生產(chǎn)和生活空間的全局自相關(guān)指數(shù)高于生態(tài)空間，即生產(chǎn)功能、生活功能集聚特征更為顯著, 生態(tài)功能集聚性相對較弱；而生態(tài)空間全局空間自相關(guān)指數(shù)最初較低, 但近二十年以來一直在上升。

表5 2000—2020年北京市“三生空間”全局Moran’s I 變化

3.2.4 “三生空間”耦合協(xié)調(diào)度 利用空間自相關(guān)指數(shù), 雖可分析“三生功能”空間的聚集情況, 但不能表征“三生”之間內(nèi)在的影響與作用關(guān)系。因此，本文進(jìn)一步采用耦合度和耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)來分析北京市“三生空間”的相互作用關(guān)系。圖8為2000—2020年期間, 北京市“三生空間”整體耦合度、兩兩耦合度、整體耦合協(xié)調(diào)度以及兩兩耦合協(xié)調(diào)度的情況。

圖8 北京市2000—2020年“三生空間”耦合度(a)和耦合協(xié)調(diào)度(b)變化情況

北京市“三生空間”耦合性和耦合協(xié)調(diào)性的趨勢基本一致, “三生”的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度總體上都呈現(xiàn)出增的趨勢。對照2.3.3節(jié)指標(biāo)分類可知, 2000年北京市的“三生空間”耦合度為0.74, 處于磨合期; 2020年為0.89, 為協(xié)調(diào)耦合期; 2000年耦合協(xié)調(diào)度0.49, 是基本協(xié)調(diào)期; 2020年為0.54, 仍屬于基本協(xié)調(diào)階段?！叭臻g”兩兩耦合度和兩兩耦合協(xié)調(diào)度, 生產(chǎn)-生態(tài)均處于最高水平, 分別為0.98和0.71, 處于協(xié)調(diào)耦合時期和中度協(xié)調(diào)階段。生產(chǎn)-生態(tài)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度比生產(chǎn)-生活和生活-生態(tài)高, 說明生活空間的發(fā)展與生產(chǎn)和生態(tài)的矛盾很大, 且生活-生態(tài)的兩兩耦合和耦合協(xié)調(diào)度都比生產(chǎn)-生活高, 說明北京“三生空間”的主要矛盾在于生產(chǎn)-生活。因此, 如何解決生產(chǎn)與生活空間協(xié)調(diào)發(fā)展的矛盾是北京市當(dāng)前社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要問題。

本文使用3 km×3 km網(wǎng)格為單位空間, 分別對每個網(wǎng)格中生產(chǎn)-生活空間的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 空間分布情況如圖9所示。

圖9 北京市2000、2010和2020年生產(chǎn)與生活空間耦合協(xié)調(diào)度的空間分布情況

北京市生產(chǎn)-生活耦合協(xié)調(diào)度最低的區(qū)域主要集中在西南和北部, 即房山、門頭溝、懷柔、密云和延慶區(qū)。整體而言, 北京的生產(chǎn)-生活功能耦合度在空間上呈現(xiàn)出“中部高四周低, 東南高西北低”的空間格局, 區(qū)域差別大。從時間的角度看, 生產(chǎn)-生活空間功能耦合度整體水平在逐年上升, 以中心區(qū)域?yàn)楹诵牟⑾蛲鈹U(kuò)散。部分地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度變化波動明顯, 如西部昌平部分區(qū)域經(jīng)歷了中度失調(diào)—嚴(yán)重失調(diào)—中度失調(diào)的先減后增過程, 北部懷柔、延慶部分區(qū)域經(jīng)歷了由嚴(yán)重失調(diào)—中度協(xié)調(diào)的躍進(jìn)過程。在過去的20年里, 部分區(qū)域生產(chǎn)-生活的耦合協(xié)調(diào)度有較大提升, 但房山、門頭溝、延慶、懷柔四區(qū)耦合協(xié)調(diào)度變化不明顯。因此, 未來應(yīng)重點(diǎn)解決這些區(qū)域生產(chǎn)-生活空間協(xié)調(diào)發(fā)展問題。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

以首都北京市為例, 利用多期遙感影像資料, 對北京市近二十年“三生空間”分布格局及其變化特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析, 并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 得出了以下結(jié)論:

(1)生態(tài)空間在北京市占據(jù)了絕對主導(dǎo)地位, 功能得分比例和主導(dǎo)功能面積均占到了50%以上。北京市“三生空間”分布格局地區(qū)之間差異大。生產(chǎn)空間和生活空間主要分布于北京市東南部和中部, 生態(tài)空間主要分布于西北部山區(qū)和遠(yuǎn)郊。

(2)北京市的生產(chǎn)和生活空間的自相關(guān)指數(shù)明顯高于生態(tài)空間, 即生產(chǎn)與生活空間發(fā)展具有更強(qiáng)的聚集性; 而生態(tài)空間的全局自相關(guān)指數(shù)很低, 但在近二十年出現(xiàn)上漲的現(xiàn)象, 表明生態(tài)空間面積變小, 但卻比較密集了。

(3)北京市“三生空間”耦合度和耦合協(xié)調(diào)度雖均在逐年提升, 但目前仍處于協(xié)調(diào)耦合和基本協(xié)調(diào)階段。從兩兩耦合度和耦合協(xié)調(diào)度看, 生產(chǎn)-生態(tài)明顯高于生產(chǎn)-生活和生活-生態(tài), 說明生活空間發(fā)展與生產(chǎn)和生態(tài)空間保護(hù)間矛盾最大, 且生產(chǎn)-生產(chǎn)的兩兩耦合和協(xié)調(diào)度均高于生活-生態(tài), 說明北京市當(dāng)前“三生空間”的主要矛盾是生產(chǎn)與生活空間發(fā)展的矛盾。

(4)從耦合協(xié)調(diào)度的空間分布看, 北京市生產(chǎn)-生活耦合協(xié)調(diào)度最低的地區(qū)主要集中在北部和西南部, 即房山、門頭溝、懷柔和延慶區(qū)境內(nèi)。近年來這些地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度雖然有了一定提升, 但部分地區(qū)仍處于嚴(yán)重失調(diào)。因此, 未來北京市應(yīng)重點(diǎn)解決北部延慶、懷柔區(qū)和西南部的房山及門頭溝區(qū)的生產(chǎn)與生活空間的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。

4.2 討論與建議

本文參照已有研究并結(jié)合研究區(qū)域自身情況, 采用國土空間“三生功能”賦值的方式, 對北京市“三生空間”功能的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了評估, 并就實(shí)驗(yàn)結(jié)果對北京市各區(qū)域的現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向進(jìn)行了分析。

(1)中部生產(chǎn)生活功能區(qū)(東城、西城、海淀、豐臺、朝陽、石景山、昌平、順義區(qū)): 由于該區(qū)人口密度大, 生活配套設(shè)施齊全, 因歷史上開發(fā)時間較早, 能利用和改造的空間有限, 未來主要以調(diào)整結(jié)構(gòu)為主, 加強(qiáng)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(2)東南部生產(chǎn)生活區(qū)(通州、大興區(qū)): 地形條件良好, 后備建設(shè)用地資源充足。未來應(yīng)繼續(xù)做好合理的城市規(guī)劃, 緩解城市中心區(qū)域發(fā)展壓力, 并積極發(fā)展新興產(chǎn)業(yè), 商貿(mào)和國際物流等。

(3)北部生態(tài)功能區(qū)(懷柔、延慶、密云、平谷區(qū)): 其植被和森林覆蓋率相對較高, 水域面積較廣, 擁有豐富的農(nóng)業(yè)資源和漁業(yè)資源, 開發(fā)和利用難度相對較小。產(chǎn)業(yè)布局主要圍繞特色鄉(xiāng)村、旅游業(yè)。

(4)西部生態(tài)功能區(qū)(門頭溝、房山區(qū)): 植被覆蓋率高, 地形條件較差, 土地開發(fā)利用難度較大。未來要因地制宜發(fā)展特色農(nóng)業(yè), 并且還要充分利用開發(fā)旅游資源。

北京市應(yīng)優(yōu)化“三生空間”整體格局, 促進(jìn)“三生空間”從區(qū)域發(fā)展不平衡、時空分布不均勻的開發(fā)現(xiàn)狀向“三生空間”協(xié)調(diào)發(fā)展的方式轉(zhuǎn)變。對于生產(chǎn)空間, 應(yīng)按照集中分布發(fā)展思想, 構(gòu)建集約高效的生產(chǎn)空間; 對于生活空間, 應(yīng)秉承綠色低碳、功能復(fù)合的原則, 在城區(qū)推進(jìn)公共綠地建設(shè), 同時改善周邊村落的生活環(huán)境; 對于生態(tài)空間, 必須嚴(yán)格劃定生態(tài)紅線, 并實(shí)施嚴(yán)格的生態(tài)安全管制措施[13]。北京市的“三生空間”格局將達(dá)到較好的優(yōu)化效果。